FR2833936A1 - Porous inorganic material with defined porosity, surface area and pore size, useful as an absorbent, a polymer matrix reinforcing material, an insulating material or a filler for concrete - Google Patents

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Abstract

The invention concerns a novel method for preparing high-porosity materials, and in particular high-porosity silicas. The invention also concerns the high-porosity materials obtained by said method, wherein the internal volume of the pores represent in general at least 80 % of the material total volume, which have a general specific BET surface area not less than 800 m<sp>2</sp>/cm<sp>3</sp> of the material, and which have pores of dimensions ranging between 2 and 20 nm, associated with pores of dimensions ranging between 50 and 250 nm. The invention also concerns the use of said materials, in particular as reinforcing materials, absorbent materials or insulating materials.

Description

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La présente invention a trait à un procédé original de préparation de matériaux minéraux de haute porosité, utiles en particulier à titre de matériaux absorbants, de matériaux de renfort dans des matériaux de faible densité, ou de matériaux isolants phoniques ou thermiques. L'invention concerne également les matériaux minéraux poreux de structure spécifique obtenus selon ce procédé, et en particulier les silices de haute porosité qui peuvent être réalisées selon le procédé de l'invention. The present invention relates to an original process for preparing high porosity mineral materials, useful in particular as absorbent materials, reinforcing materials in low density materials, or sound or thermal insulating materials. The invention also relates to porous mineral materials of specific structure obtained according to this process, and in particular to silicas of high porosity which can be produced according to the process of the invention.

En règle générale ; un matériau minéral poreux utile à titre de matériau d'absorption, de matériau de renfort dans un matériau de faible densité, ou de matériau isolant présente une porosité importante, c'est à dire que le volume interne de ses pores représente généralement une fraction importante du volume total du matériau, typiquement au moins 60% du volume total du matériau, et avantageusement au moins 75%. Un matériau adapté pour ce type d'utilisations possède en outre, de façon avantageuse, une surface spécifique élevée, avantageusement au moins égale à au moins égale à 600 m2 par cm3 de matériau, et de préférence au moins égale à 800 m2 par cm3 de matériau. Generally ; a porous mineral material useful as an absorption material, a reinforcing material in a material of low density, or an insulating material has a high porosity, that is to say that the internal volume of its pores generally represents a large fraction of the total volume of the material, typically at least 60% of the total volume of the material, and advantageously at least 75%. A material suitable for this type of use also advantageously has a high specific surface area, advantageously at least equal to at least equal to at least 600 m2 per cm3 of material, and preferably at least equal to 800 m2 per cm3 of material.

On connaît actuellement de nombreux modes de préparation de matériaux minéraux poreux susceptibles de présenter de telles caractéristiques. A ce sujet, on peut en particulier citer les procédés de préparation de silices de haut volume poreux décrits par exemple dans le Journal of Colloid and Interface Science, volume 197, pp. 353-359 (1998). Numerous methods of preparing porous inorganic materials capable of exhibiting such characteristics are currently known. In this regard, mention may in particular be made of the processes for the preparation of high pore volume silicas described for example in the Journal of Colloid and Interface Science, volume 197, pp. 353-359 (1998).

Les inventeurs ont maintenant découvert qu'il est possible de synthétiser des matériaux minéraux de très haut volume poreux et de surface spécifique élevée, en réalisant la synthèse d'une matrice minérale à partir d'un précurseur minéral, au sein d'un milieu comprenant, dans des quantités et des proportions spécifiques, des polymères organiques de nature dendritique et des agents tensioactifs non ioniques. The inventors have now discovered that it is possible to synthesize mineral materials of very high pore volume and of high specific surface, by carrying out the synthesis of a mineral matrix from an inorganic precursor, in a medium comprising , in specific amounts and proportions, organic polymers of dendritic nature and nonionic surfactants.

Les inventeurs ont de plus mis en évidence que, dans les matériaux synthétisés, une forte fraction du volume poreux correspond à des The inventors have further demonstrated that, in the materials synthesized, a large fraction of the pore volume corresponds to

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pores de faibles dimensions internes, typiquement inférieures à 40 nm. Les inventeurs ont découvert que cette caractéristique est en particulier susceptible de conférer aux matériaux de bonnes qualités d'absorption dans certaines applications, et surtout que, lorsque ces matériaux sont intégrés à titre de matériau de renfort dans des matrices polymères, la présence, en quantité importante, de pores de faibles tailles, difficilement accessibles par les polymères, permet de réaliser des matériaux polymères présentant à la fois une résistance mécanique importante et de faibles densités. pores of small internal dimensions, typically less than 40 nm. The inventors have discovered that this characteristic is in particular capable of giving the materials good absorption qualities in certain applications, and especially that, when these materials are incorporated as reinforcing material in polymer matrices, the presence, in quantity large, small pores, difficult to access by polymers, allows polymer materials having both high mechanical strength and low densities.

Sur la base de ces découvertes, un des buts de la présente invention est de fournir un nouveau procédé de préparation de matériaux de haute porosité adaptés notamment à une utilisation à titre de matériaux absorbants, de matériaux de renfort dans des matériaux de faible densité, ou encore de matériaux isolants phoniques ou thermiques. On the basis of these findings, one of the aims of the present invention is to provide a new process for preparing high porosity materials suitable in particular for use as absorbent materials, reinforcing materials in low density materials, or more sound or thermal insulating materials.

L'invention se donne également pour objectif de fournir de nouveaux matériaux minéraux présentant une très haute porosité, c'est à dire qui présentent notamment un haut volume poreux, associé à une haute surface spécifique. L'invention a ainsi en particulier pour but de fournir des silices de très haute porosité, présentant une structure particulièrement adaptée pour assurer un rôle de matrice d'absorption, ou pour permettre de réaliser le renfort de matrices polymères de faibles densités. The object of the invention is also to provide new inorganic materials exhibiting very high porosity, that is to say which notably exhibit a high pore volume, associated with a high specific surface area. The aim of the invention is thus in particular to provide silicas of very high porosity, having a structure which is particularly suitable for performing the role of an absorption matrix, or for enabling the reinforcement of polymer matrices of low density.

Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un matériau minéral de haute porosité comprenant les étapes successives consistant à : (a) réaliser un milieu aqueux ou hydro-alcoolique homogène comprenant : (i) un précurseur minéral d'une phase minérale P ; (ii) des polymères organiques dendritiques comprenant des fonctionnalités de surface (F) susceptibles de former des liaisons fortes avec le précurseur minéral (i) ou avec la phase minérale P ; et (iii) des agents tensioactifs non ioniques, Thus, according to a first aspect, the present invention relates to a process for preparing a mineral material of high porosity comprising the successive steps consisting in: (a) producing a homogeneous aqueous or hydro-alcoholic medium comprising: (i) a mineral precursor of a mineral phase P; (ii) dendritic organic polymers comprising surface functionalities (F) capable of forming strong bonds with the mineral precursor (i) or with the mineral phase P; and (iii) nonionic surfactants,

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ledit milieu étant tel que, si on désigne par n (,) la quantité totale de précurseur minéral (i), par n (i,) la quantité totale de polymères (ii), par n (F) la quantité totale de fonctionnalités de surface (F) portées par les polymères (ii) et susceptibles de former des liaisons fortes avec le précurseur minéral (i) ou avec la phase minérale P, et par n (ill) la quantité totale d'agents tensioactifs non ioniques (iii) : - le ratio molaire n (ij ! n (F) est compris entre 2 et 50 ; - le ratio molaire n (l) ln (ll) est compris entre 100 et 5000 ; et - le ratio molaire n/n) est compris entre 0,05 et 0,30 ; (b) au sein du milieu ainsi obtenu, former une phase minérale solide à partir du précurseur minéral, la quantité totale de solvant (s) introduit (s) au cours des étapes (a) et (b) étant telle que la concentration en lesdits polymères (ii) au sein du milieu obtenu à l'issu de l'étape (b) est comprise entre 0,01 et 10 millimole par litre, ce par quoi on réalise un matériau minéral de structure poreuse intégrant des polymères organiques dendritiques, et éventuellement, des agents tensioactifs non ioniques au sein de ses pores ; et (c) éliminer les polymères organiques dendritiques et les agents tensioactifs non ioniques au sein de la structure obtenue, ce par quoi on obtient un matériau minéral poreux de haute porosité. said medium being such that, if we denote by n (,) the total amount of mineral precursor (i), by n (i,) the total amount of polymers (ii), by n (F) the total amount of functionalities of surface (F) carried by the polymers (ii) and capable of forming strong bonds with the mineral precursor (i) or with the mineral phase P, and by n (ill) the total quantity of nonionic surfactants (iii) : - the molar ratio n (ij! n (F) is between 2 and 50; - the molar ratio n (l) ln (ll) is between 100 and 5000; and - the molar ratio n / n) is included between 0.05 and 0.30; (b) within the medium thus obtained, forming a solid mineral phase from the mineral precursor, the total amount of solvent (s) introduced during steps (a) and (b) being such that the concentration of said polymers (ii) in the medium obtained at the end of step (b) is between 0.01 and 10 millimoles per liter, whereby an inorganic material of porous structure integrating dendritic organic polymers is produced, and optionally, nonionic surfactants within its pores; and (c) removing dendritic organic polymers and nonionic surfactants within the resulting structure, whereby a porous inorganic material of high porosity is obtained.

Un des composés essentiels à mettre en oeuvre dans le procédé de l'invention est le précurseur minéral (i). De façon générale, par le terme de "précurseur minéral", on entend désigner, au sens de l'invention, un composé soluble ou dispersable dans une composition aqueuse ou hydro-alcoolique dans certaines conditions, notamment dans certaines conditions de pH (conditions dites"de stabilité"), ce composé étant susceptible de mener à la formation d'une phase minérale P dans d'autres conditions, par exemple dans d'autres conditions de pH ou en présence de certains composés chimiques particuliers (conditions dites"de condensation"). Lors de l'étape (a) du procédé de l'invention, le précurseur minéral est généralement introduit sous la forme d'une solution ou d'une dispersion dans ses conditions de stabilité, et le milieu est ensuite modifié, dans l'étape (b), de façon à se placer dans les conditions de One of the essential compounds to be used in the process of the invention is the mineral precursor (i). In general, the term “mineral precursor” is understood to denote, within the meaning of the invention, a compound which is soluble or dispersible in an aqueous or hydro-alcoholic composition under certain conditions, in particular under certain pH conditions (conditions known as "stability"), this compound being capable of leading to the formation of a mineral phase P under other conditions, for example under other pH conditions or in the presence of certain particular chemical compounds (so-called "condensation conditions "). During step (a) of the process of the invention, the mineral precursor is generally introduced in the form of a solution or a dispersion under its conditions of stability, and the medium is then modified, in step (b), so as to place oneself in the conditions of

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condensation. Dans le cadre du procédé, de façon à maîtriser la cinétique de formation de la phase minérale, il peut être intéressant d'utiliser des catalyseurs ou bien encore des bases retard, telle que l'urée par exemple. condensation. In the context of the process, in order to control the kinetics of formation of the mineral phase, it may be advantageous to use catalysts or even depot bases, such as urea for example.

Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux du procédé de l'invention, le précurseur minéral (i) utilisé est un composé métallique, généralement soluble dans l'eau, l'éthanol et/ou les mélanges eau/éthanol, ce composé métallique étant à base d'un métal M, choisi avantageusement parmi le silicium, l'aluminium, le zirconium, ou bien encore les terres rares, le terme de"terre rare", désignant, au sens de la présente invention, un élément métallique choisi parmi l'yttrium et les lanthanides (les lanthanides sont les éléments métalliques dont le numéro atomique est compris, de façon inclusive, entre 57 (lanthane) et 71 (lutécium)). De préférence, le métal M désigne le silicium. Selon ce mode particulier, la quantité totale n (i) de précurseur minéral (i) à laquelle il est fait référence pour les ratios molaires n (F/n (,) et n (n (,) qui caractérisent le milieu de l'étape (a) est égale à la quantité de métal M introduite. Dans ce cadre, la quantité de précurseur dans le milieu de l'étape (a) est le plus souvent telle que la concentration en métal M dans le milieu de l'étape (a) est comprise entre 0,1 et 100 millimole par litre, et de préférence au moins égale à 1 millimole par litre. According to a particularly advantageous embodiment of the process of the invention, the mineral precursor (i) used is a metallic compound, generally soluble in water, ethanol and / or water / ethanol mixtures, this metallic compound. being based on a metal M, advantageously chosen from silicon, aluminum, zirconium, or even rare earths, the term “rare earth” designating, within the meaning of the present invention, a chosen metal element among the yttrium and the lanthanides (the lanthanides are the metallic elements whose atomic number is included, in an inclusive way, between 57 (lanthanum) and 71 (lutetium)). Preferably, the metal M denotes silicon. According to this particular embodiment, the total quantity n (i) of mineral precursor (i) to which reference is made for the molar ratios n (F / n (,) and n (n (,) which characterize the medium of the step (a) is equal to the quantity of metal M introduced. In this context, the quantity of precursor in the middle of step (a) is most often such that the concentration of metal M in the middle of step (a) is between 0.1 and 100 millimole per liter, and preferably at least equal to 1 millimole per liter.

Selon un mode particulièrement avantageux de l'invention, le précurseur minéral (i) de l'étape (a) peut comprendre (voire être essentiellement constituée par) un alcoxyde de silicium tel que le tétraéthyl-orthosilicate de sodium TEOS ou bien encore un halogénure de silicium tel que le tétrachlorure de silicium SiCI4. Dans ce cas, le précurseur est généralement introduit dans l'étape (a) sous la forme d'une solution aqueuse ou hydro-alcoolique de pH compris entre 8 et 11, et l'étape (b) consiste en général à porter le milieu à un pH compris entre 4 et 7,5, et à ajouter au milieu obtenu un catalyseur de condensation, généralement un agent nucléophile, ce par quoi la phase minérale formée à l'issue de l'étape (b) comprend (ou est essentiellement constituée par) de la silice Si02. Le catalyseur de condensation utilisé dans ce cadre est généralement un fluorure métallique, le plus souvent NaF, avantageusement en solution aqueuse, utilisé en une quantité telle que le ratio molaire According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the inorganic precursor (i) of step (a) can comprise (or even consist essentially of) a silicon alkoxide such as sodium tetraethyl-orthosilicate TEOS or even a halide silicon such as silicon tetrachloride SiCl4. In this case, the precursor is generally introduced into step (a) in the form of an aqueous or hydro-alcoholic solution with a pH of between 8 and 11, and step (b) generally consists in bringing the medium at a pH between 4 and 7.5, and in adding to the medium obtained a condensation catalyst, generally a nucleophilic agent, whereby the mineral phase formed at the end of step (b) comprises (or is essentially consisting of) silica Si02. The condensation catalyst used in this context is generally a metal fluoride, most often NaF, advantageously in aqueous solution, used in an amount such as the molar ratio

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fluorure/silicium est avantageusement compris entre 0,01 et 0,05, et de préférence au plus égal à 0,03
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le précurseur minéral (i) peut comprendre (voire être essentiellement constituée par) un silicate métallique, notamment un silicate alcalin tel que le silicate de sodium.
fluoride / silicon is advantageously between 0.01 and 0.05, and preferably at most equal to 0.03
According to another advantageous embodiment, the inorganic precursor (i) can comprise (or even consist essentially of) a metal silicate, in particular an alkali silicate such as sodium silicate.

Dans ce cas, il est introduit, le plus souvent, sous la forme d'une solution aqueuse ou hydro-alcoolique de pH compris entre 10,5 et 13,5, et l'étape (b) consiste généralement à porter le milieu de l'étape (a) à un pH compris entre 8,5 et 10, et de préférence entre 8,5 et 9,5, ce par quoi la phase minérale formée comprend (ou est essentiellement constituée par) de la silice Si02. In this case, it is introduced, most often, in the form of an aqueous or hydro-alcoholic solution with a pH of between 10.5 and 13.5, and step (b) generally consists in bringing the medium to step (a) at a pH of between 8.5 and 10, and preferably between 8.5 and 9.5, whereby the mineral phase formed comprises (or essentially consists of) silica SiO 2.

Selon un autre mode de mise en oeuvre particulier envisageable, le précurseur minéral (i) peut également comprendre un alcoxyde d'aluminium, ou bien un sel d'aluminium, tel que le nitrate d'aluminium. Le précurseur minéral (i) est alors généralement introduit sous la forme d'une solution aqueuse de pH inférieur à 2, et, dans l'étape (b), le milieu est généralement porté à un pH supérieur à 2, et de préférence entre 3 et 6, ce par quoi on forme une phase minérale à base d'oxy-hydroxyde d'aluminium AIOOH. According to another particular embodiment that can be envisaged, the inorganic precursor (i) can also comprise an aluminum alkoxide, or else an aluminum salt, such as aluminum nitrate. The mineral precursor (i) is then generally introduced in the form of an aqueous solution with a pH of less than 2, and, in step (b), the medium is generally brought to a pH greater than 2, and preferably between 3 and 6, whereby an inorganic phase based on aluminum oxy-hydroxide AIOOH is formed.

Selon encore une autre possibilité, le précurseur minéral mis en oeuvre peut comprendre un sel de zirconium, tel qu'un nitrate ou un chlorure de zirconium. Le précurseur minéral (i) est alors généralement introduit sous la forme d'une solution aqueuse de pH inférieur à 0,5, et, dans l'étape (b), le milieu est généralement porté à un pH supérieur à 0, 5, de préférence entre 1 et 4, ce par quoi on forme une phase minérale à base de zircone ZrO2. According to yet another possibility, the inorganic precursor used can comprise a zirconium salt, such as a nitrate or a zirconium chloride. The mineral precursor (i) is then generally introduced in the form of an aqueous solution with a pH of less than 0.5, and, in step (b), the medium is generally brought to a pH greater than 0.5, preferably between 1 and 4, whereby a mineral phase based on zirconia ZrO2 is formed.

Le précurseur minéral mis en oeuvre peut également comprendre un sel de terre rare, tel qu'un chlorure ou un nitrate (avantageusement un chlorure ou nitrate de lanthane). En règle générale, le précurseur minéral (i) est alors introduit sous la forme d'une solution aqueuse de pH inférieur à 4, et, dans l'étape (b), le milieu est généralement porté à un pH compris entre 4 et 9, et de préférence entre 4,5 et 8,5, ce par quoi on forme une phase minérale à base d'hydroxyde de lanthane La (OH) s. The mineral precursor used can also comprise a rare earth salt, such as a chloride or a nitrate (advantageously a lanthanum chloride or nitrate). As a general rule, the mineral precursor (i) is then introduced in the form of an aqueous solution with a pH of less than 4, and, in step (b), the medium is generally brought to a pH of between 4 and 9 , and preferably between 4.5 and 8.5, whereby a mineral phase based on lanthanum hydroxide La (OH) s is formed.

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Un deuxième constituant essentiel à mettre en oeuvre dans le procédé de l'invention est le polymère organique dendritique (ii). Au sens de la présente description, le terme de "polymère organique dendritique"désigne, de façon large, un polymère présentant une structure ramifiée susceptible d'être obtenue par polymérisation (ou copolymérisation) d'unités monomères organiques de fonctionnalité supérieure à 2. Les fonctions chimiques présentes aux extrémités des ramifications d'une telle structure sont désignées par le terme de"fonctionnalités de surface". Par définition, le nombre de fonctionnalités de surface sur un polymère dendritique est supérieur à 2. A second essential constituent to be used in the process of the invention is the dendritic organic polymer (ii). For the purposes of the present description, the term “dendritic organic polymer” denotes, broadly, a polymer having a branched structure capable of being obtained by polymerization (or copolymerization) of organic monomer units with a functionality greater than 2. chemical functions present at the ends of the branches of such a structure are designated by the term "surface functionalities". By definition, the number of surface functionalities on a dendritic polymer is greater than 2.

De façon caractéristique, dans les polymères dendritiques (ii) mis en oeuvre dans le procédé de la présente invention, au moins une des fonctionnalités de surface est une fonctionnalité (F) susceptibles de former des liaisons fortes avec le précurseur minéral (i) ou avec la matrice minérale P et, de préférence, les polymères dendritiques (ii) utilisés selon l'invention comprennent chacun au moins deux fonctionnalités (F) susceptibles de former

Figure img00060001

-. 1des liaisons fortes avec le précurseur minéral (i) ou avec la matrice minérale P, et avantageusement au moins 10 fonctionnalités de surface (F) de ce type, de préférence au moins 20, et encore plus préférentiellement au moins 40. On préfère généralement que le nombre de fonctionnalités de surface (F) de ce type soit tel que la densité de présence de fonctionnalités de type (F) à la surface des polymères dendritiques (ii) mis en oeuvre soit comprise entre 0,1 et 10 fonctionnalités (F) par nm2. Avantageusement les polymères (ii) présente sur leur surface au moins 1 fonctionnalité (F) par nm2, de préférence au moins 2 fonctionnalités (F) par nm2. Characteristically, in the dendritic polymers (ii) used in the process of the present invention, at least one of the surface functionalities is a functionality (F) capable of forming strong bonds with the inorganic precursor (i) or with the mineral matrix P and, preferably, the dendritic polymers (ii) used according to the invention each comprise at least two functionalities (F) capable of forming
Figure img00060001

-. 1 strong bonds with the inorganic precursor (i) or with the mineral matrix P, and advantageously at least 10 surface functionalities (F) of this type, preferably at least 20, and even more preferably at least 40. It is generally preferred that the number of surface functionalities (F) of this type is such that the density of presence of functionalities of type (F) at the surface of the dendritic polymers (ii) used is between 0.1 and 10 functionalities (F) by nm2. Advantageously, the polymers (ii) present on their surface at least 1 functionality (F) per nm2, preferably at least 2 functionalities (F) per nm2.

Les"liaisons fortes"induites par l'intermédiaire des fonctionnalités de surface (F) présentes sur les polymères dendritiques (ii) entre le précurseur minéral (i) ou la matrice minérale P et lesdits polymères dendritiques (ii) sont généralement des liaisons complexantes ou électrostatiques. The "strong bonds" induced by the intermediary of the surface functionalities (F) present on the dendritic polymers (ii) between the mineral precursor (i) or the mineral matrix P and said dendritic polymers (ii) are generally complexing bonds or electrostatic.

Ainsi, lorsque le précurseur minéral (i) utilisé est un composé présentant une charge dans les conditions de mise en oeuvre du procédé (par Thus, when the inorganic precursor (i) used is a compound exhibiting a charge under the conditions of implementation of the process (for example

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exemple un alcoxyde de silicium, tel que le tétraéthyl-orthosilicate de sodium TEOS à un pH compris entre 4 et 9, un silicate alcalin tel que le silicate de sodium à un pH compris entre 5 et 9,5 ou bien un cation métallique tel qu'un cation aluminium, zirconium, ou terre rare) les fonctionnalités de surface (F) sont généralement choisies parmi des fonctions de charge opposée, c'est à dire parmi des fonctions cationiques telles que des groupement amines sous leur formes protonées, lorsque le précurseur (i) présente une charge négative, ou parmi des fonctions anioniques, notamment des fonctions carboxylate, phosphate, phosphonate ou sulfate, lorsque le précurseur (i) présente une charge positive. example a silicon alkoxide, such as TEOS sodium tetraethyl-orthosilicate at a pH between 4 and 9, an alkali silicate such as sodium silicate at a pH between 5 and 9.5 or else a metal cation such as 'an aluminum, zirconium or rare earth cation) the surface functionalities (F) are generally chosen from functions of opposite charge, that is to say from cationic functions such as amine groups in their protonated forms, when the precursor (i) has a negative charge, or from anionic functions, in particular carboxylate, phosphate, phosphonate or sulfate functions, when the precursor (i) has a positive charge.

Les fonctionnalités de surface (F) peuvent également être des fonctions chimiques non ioniques, dans la mesure où ces fonctions sont susceptible de développer des liaisons suffisamment fortes avec le précurseur (i). Ainsi, dans le cas particulier où le précurseur minéral (i) est un alcoxyde de silicium, tel que le tétraéthyl-orthosilicate de sodium TEOS, les fonctionnalités de surface (F) peuvent être des fonctions alcoxysilane, et notamment des fonctions-Si (OR) 3, où R désigne un groupement alkyle en C1-C8. The surface functionalities (F) can also be nonionic chemical functions, insofar as these functions are capable of developing sufficiently strong bonds with the precursor (i). Thus, in the particular case where the inorganic precursor (i) is a silicon alkoxide, such as sodium tetraethyl-orthosilicate TEOS, the surface functionalities (F) can be alkoxysilane functions, and in particular Si-functions (OR ) 3, where R denotes a C1-C8 alkyl group.

Avantageusement, il peut s'agir dans ce cadre spécifique de fonctions - Si (OEt) 3. Advantageously, in this specific context, it may be - Si (OEt) 3 functions.

Par ailleurs, on préfère que la structure ramifiée des polymère organiques dendritiques (ii) mis en oeuvre dans au sens de l'invention présente une forme sensiblement globulaire. Que les polymères (ii) présente une telle forme globulaire ou non, on préfère que, dans les milieu des étapes (a) et (b), les dimensions moyennes de la structure ramifiée développée par ces polymères soient comprises entre 1 et 20 nm. Avantageusement, ces dimensions sont inférieures ou égales à 10 nm, et de préférence inférieures ou égales à 5 nm. Furthermore, it is preferred that the branched structure of the dendritic organic polymers (ii) used within the meaning of the invention have a substantially globular shape. Whether or not the polymers (ii) have such a globular shape, it is preferred that, in the mediums of steps (a) and (b), the average dimensions of the branched structure developed by these polymers are between 1 and 20 nm. Advantageously, these dimensions are less than or equal to 10 nm, and preferably less than or equal to 5 nm.

Les polymères organiques dendritiques (ii) utilisés selon l'invention peuvent être des dendrimères. Par"dendrimère", on entend un polymère dendritique présentant une structure polymère arborescente caractérisée par un agencement régulier de son arborescence, avec The dendritic organic polymers (ii) used according to the invention can be dendrimers. By “dendrimer” is meant a dendritic polymer exhibiting a tree polymer structure characterized by a regular arrangement of its tree structure, with

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avantageusement l'existence d'une symétrie au sein de ladite structure. Une telle structure polymère, parfois désignée par le terme de structure"fractale" est généralement obtenue par une première étape de condensation de monomères possédant plus de deux fonctions réactives en polymérisation sur une molécule dite "molécule de coeur"présentant au moins deux fonctions susceptibles de réagir avec l'une des fonctions réactives portées par les monomères. A l'issue de cette étape, on obtient une molécule polymère dite "dendrimère de première génération", porteuse de fonctionnalités de surface réactives en polymérisation, sur lesquelles on peut à nouveau greffer par condensation des monomères possédant au moins deux fonctions réactives en polymérisation, ce par quoi on obtient un dendrimère dit"de deuxième

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génération". Un dendrimère dit"de n'e génération"est obtenu au bout de n étapes de greffage de ce type (n étant un entier allant généralement de 1 à 10). Pour plus de détails en ce qui concerne les molécules de type dendrimères, on pourra notamment se reporter aux exemple de structures de ce type décrites dans l'article de Tomalia et al. dans Angewandte Chemie, Int. advantageously the existence of symmetry within said structure. Such a polymer structure, sometimes designated by the term of "fractal" structure, is generally obtained by a first step of condensation of monomers having more than two functions reactive in polymerization on a molecule called "core molecule" having at least two functions capable of react with one of the reactive functions carried by the monomers. At the end of this step, a so-called “first generation dendrimer” polymer molecule is obtained, carrying surface functionalities which are reactive in polymerization, onto which it is possible to again graft by condensation monomers having at least two functions reactive in polymerization, whereby we obtain a dendrimer called "second
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generation ". A so-called" nth generation "dendrimer is obtained after n grafting steps of this type (n being an integer generally ranging from 1 to 10). dendrimers, reference may in particular be made to the examples of structures of this type described in the article by Tomalia et al in Angewandte Chemie, Int.

Ed. Engl., vol. 29, pp. 138-175 (1990). Ed. Engl., Vol. 29, pp. 138-175 (1990).

Les polymères organiques dendritiques de l'invention peuvent également être des polymères dits"hyperbranchés". Au sens de la description, on entendra par"polymère hyperbranché"un polymère dendritique présentant une structure susceptible d'être obtenue par polymérisation (ou copolymérisation) statistique de molécules monomères présentant une fonctionnalité supérieure à 2 (typiquement égale à 3), éventuellement en mélange avec des molécules monomères présentant une fonctionnalité égale à 2. A titre d'exemple de tels polymères hyperbranchés, on peut par exemple citer les polyphénylènes décrits par Y. H. Kim et O. W. Webster dans Macromolecules, vol. 25, pp. 5561-5572 (1192), les polyamides ou les polyesters à structure dendritique décrits dans les demande WO 92/08749 ou WO 97/26294 ou bien encore les polymères décrits dans les demandes WO 93/09162, WO 95/06080 ou WO 95/06081. The dendritic organic polymers of the invention can also be so-called “hyperbranched” polymers. For the purposes of the description, the term “hyperbranched polymer” will be understood to mean a dendritic polymer having a structure capable of being obtained by random polymerization (or copolymerization) of monomer molecules having a functionality greater than 2 (typically equal to 3), optionally as a mixture. with monomer molecules exhibiting a functionality equal to 2. By way of example of such hyperbranched polymers, mention may for example be made of the polyphenylenes described by YH Kim and OW Webster in Macromolecules, vol. 25, pp. 5561-5572 (1192), the polyamides or polyesters with a dendritic structure described in applications WO 92/08749 or WO 97/26294 or else the polymers described in applications WO 93/09162, WO 95/06080 or WO 95 / 06081.

Quelle que soit leur nature exacte, on préfère généralement que les polymères (ii) soient présents à une concentration au moins égale à 0,01 millimole par litre dans le milieu de l'étape (a). De façon caractéristique, la Whatever their exact nature, it is generally preferred that the polymers (ii) be present at a concentration at least equal to 0.01 millimoles per liter in the medium of step (a). Characteristically, the

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concentration en polymères (ii) dans le milieu de l'étape (a) est choisie de façon à ce que, dans le milieu obtenu à la fin de l'étape (b), la concentration en lesdits polymères (ii) soit comprise entre 0,01 et 10 millimole par litre, de préférence entre 0,05 et 1 millimole par litre, et encore plus avantageusement entre 0,1 et 0,5 millimole par litre. Dans ce cadre, la concentration en polymères (ii) dans le milieu de l'étape (a) est en particulier à adapter en fonction du traitement du précurseur (i) envisagé dans l'étape (b), qui passe souvent par l'addition de solution aqueuses ou hydro-alcooliques d'acides, de bases ou de"catalyseurs"de condensation, ce qui induit une dilution du milieu de synthèse. De façon générale, les concentrations précitées sont en outre également choisies de façon à ce que le rapport Vp/ (Vp+V (,,)) (où Vp représente le volume de la phase minérale P formée à partir du précurseur (i), et V (li) désigne le volume total occupé par les polymères (ii) en solution) est compris entre 0,1 et 0,5, et de préférence entre 0,2 et 0,4. concentration of polymers (ii) in the medium of step (a) is chosen so that, in the medium obtained at the end of step (b), the concentration of said polymers (ii) is between 0.01 and 10 millimoles per liter, preferably between 0.05 and 1 millimoles per liter, and even more advantageously between 0.1 and 0.5 millimoles per liter. In this context, the polymer concentration (ii) in the medium of step (a) is in particular to be adapted as a function of the treatment of the precursor (i) envisaged in step (b), which often passes through the addition of aqueous or hydro-alcoholic solutions of acids, bases or condensation "catalysts", which induces a dilution of the synthesis medium. In general, the aforementioned concentrations are also also chosen so that the ratio Vp / (Vp + V (,,)) (where Vp represents the volume of the mineral phase P formed from the precursor (i), and V (li) denotes the total volume occupied by the polymers (ii) in solution) is between 0.1 and 0.5, and preferably between 0.2 and 0.4.

Un autre composé essentiel à mettre en oeuvre dans le procédé de l'invention est le tensioactif (iii). En ce qui concerne ce tensioactif, les travaux des inventeurs ont mis en évidence que, de façon à obtenir une porosité importante pour le matériau obtenu à l'issu du procédé de l'invention, il est nécessaire que les interactions entre ce tensioactif (iii) et le précurseur (i) ou la phase minérale P formée à partir de ce précurseur soient plus faibles que les interactions existant entre les fonctionnalités (F) des polymères (ii) et le précurseur (i) ou la phase minérale P formée à partir de ce précurseur. Another essential compound to be used in the process of the invention is the surfactant (iii). As regards this surfactant, the work of the inventors has shown that, in order to obtain a significant porosity for the material obtained at the end of the process of the invention, it is necessary that the interactions between this surfactant (iii ) and the precursor (i) or the mineral phase P formed from this precursor are weaker than the interactions existing between the functionalities (F) of the polymers (ii) and the precursor (i) or the mineral phase P formed from of this precursor.

Dans ce cadre, le tensioactif (iii) est de façon caractéristique un tensioactif non ionique. In this context, the surfactant (iii) is characteristically a nonionic surfactant.

Le tensioactif non ionique (iii) est avantageusement un copolymère séquencé présentant au moins un bloc poly (oxyde d'éthylène). The nonionic surfactant (iii) is advantageously a block copolymer having at least one poly (ethylene oxide) block.

Ainsi, et ce tout particulièrement lorsque le précurseur minéral (i) est un composé à base de silicium, de type alcoxyde de silicium ou silicate alcalin, les tensioactifs (iii) peuvent par exemple être des copolymères triblocs poly (oxyde d'éthylène) -poly (oxyde de propylène) -poly (oxyde d'éthylène) dits
PEO-PPO-PEO, ou bien encore des copolymères séquencés comprenant un bloc poly (oxyde d'éthylène) comprenant de 2 à 10 groupements éthoxyle, de
Thus, and this very particularly when the inorganic precursor (i) is a compound based on silicon, of the silicon alkoxide or alkali silicate type, the surfactants (iii) can for example be poly (ethylene oxide) triblock copolymers - poly (propylene oxide) -poly (ethylene oxide) called
PEO-PPO-PEO, or even block copolymers comprising a poly (ethylene oxide) block comprising from 2 to 10 ethoxyl groups, of

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préférence entre 4 et 8 groupements éthoxyle, associée à une chaîne alkyle ou alcanol comportant de 8 à 18 atomes de carbone, de préférence entre 10 et 14 atomes de carbone, tels que les tensioactifs commercialisés sous les noms de marque Brij 30, Brij 35, Brij 52, Brij 56, Brij 58, Brij 72, Brij 76, ou Brij 78, par la société Fluka, ou encore les tensioactifs commercialisés par Sigma sous le nom de marque de Tergitol. Des agents tensioactif non ionique (iii) particulièrement avantageux sont des copolymères séquencés comprenant un bloc poly (oxyde d'éthylène) comprenant entre 4 et 8 groupements éthoxyle, associée à une chaîne alkyle comportant 12 atomes de carbone. preferably between 4 and 8 ethoxyl groups, associated with an alkyl or alkanol chain comprising from 8 to 18 carbon atoms, preferably between 10 and 14 carbon atoms, such as the surfactants sold under the brand names Brij 30, Brij 35, Brij 52, Brij 56, Brij 58, Brij 72, Brij 76, or Brij 78, by the company Fluka, or also the surfactants marketed by Sigma under the brand name of Tergitol. Particularly advantageous nonionic surfactants (iii) are block copolymers comprising a poly (ethylene oxide) block comprising between 4 and 8 ethoxyl groups, associated with an alkyl chain comprising 12 carbon atoms.

Un des paramètre importants à maîtriser dans le procédé de l'invention est le ratio des différents composés (i), (ii) et (iii) mis en oeuvre. A cet égard, les inventeurs ont mis en évidence qu'il est possible de réaliser des matériaux de très haute porosité en ajustant les ratios molaires n (lyn (F) et n (i)/n (j,,), où n (F), n (i) et n,) sont tels que décrits précédemment. One of the important parameters to be controlled in the process of the invention is the ratio of the various compounds (i), (ii) and (iii) used. In this regard, the inventors have demonstrated that it is possible to produce very high porosity materials by adjusting the molar ratios n (lyn (F) and n (i) / n (j ,,), where n ( F), n (i) and n,) are as described above.

Sans vouloir être lié en aucune façon à une théorie particulière, il semble pouvoir être avancé que, sous réserve de conduire le procédé de l'invention de façon à obtenir, à l'issue de l'étape (b) une concentration en polymères (ii) dans le milieu comprise entre 0,01 et 10 millimoles par litre, et avec des ratios molaires n (,/n (F), n(I)/n(II) et n(I)/n(III) dans les plages indiquées précédemment lors de l'étape (b) du procédé de l'invention, la précipitation d'une phase minérale autour des polymères (ii), ces polymères se retrouvant dispersés de façon très diluée au sein du milieu de synthèse, ce par quoi on obtient in fine une structure minérale hautement poreuse. Dans ce cadre, l'ajustement du ratio molaire n (,/n (F) semble permettre d'optimiser les interactions entre les composés (i) et (ii), et le ratio n (iyn (ili) semble influer sur la dispersion des polymères au sein du milieu. Without wishing to be bound in any way to a particular theory, it seems to be able to be argued that, subject to carrying out the process of the invention so as to obtain, at the end of step (b), a concentration of polymers ( ii) in the medium between 0.01 and 10 millimoles per liter, and with molar ratios n (, / n (F), n (I) / n (II) and n (I) / n (III) in the ranges indicated above during step (b) of the process of the invention, the precipitation of a mineral phase around the polymers (ii), these polymers being found dispersed in a very dilute manner within the synthesis medium, this whereby we ultimately obtain a highly porous mineral structure.In this context, the adjustment of the molar ratio n (, / n (F) seems to make it possible to optimize the interactions between the compounds (i) and (ii), and the ratio n (iyn (ili) seems to influence the dispersion of polymers within the medium.

Les inventeurs ont mis en évidence que, dans le cas le plus général, il est avantageux que le ratio n (,/n (F) soit au moins égal à 5, et de préférence au moins égal à 7. Il est par ailleurs le plus souvent préférable que ce ratio n (lys (F) soit inférieur ou égal à 20, et avantageusement inférieur ou égal à 15. Ainsi, ce ratio peut avantageusement être compris entre 8 et 12 dans le The inventors have demonstrated that, in the most general case, it is advantageous for the ratio n (, / n (F) to be at least equal to 5, and preferably at least equal to 7. It is moreover the ratio. more often preferable for this ratio n (lys (F) to be less than or equal to 20, and advantageously less than or equal to 15. Thus, this ratio can advantageously be between 8 and 12 in the

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cas général. Ces valeurs sont en particulier adaptées dans le cadre spécifique de la mise en oeuvre d'un précurseur (i) à base de silicium, de type silicate ou alcoxyde de silicium, ce ratio n (,)/n (F) étant alors encore plus préférentiellement compris entre 9 et 11, de préférence entre 9,5 et 10,5. general case. These values are in particular adapted in the specific context of the use of a precursor (i) based on silicon, of the silicate or silicon alkoxide type, this ratio n (,) / n (F) then being even more preferably between 9 and 11, preferably between 9.5 and 10.5.

Il a par ailleurs été mis en évidence par les inventeurs que le ratio n (,, ils (,) est de préférence au moins égal à 0,07, et avantageusement au moins égal à 0,09. Ce ratio n/n (,) est en outre avantageusement inférieur à 0,2, et de préférence inférieur à 0,17. Ainsi, ce ratio peut typiquement être compris entre 0,1 et 0,15. En particulier dans le cadre spécifique de la mise en oeuvre d'un précurseur (i) à base de silicium, tel qu'un silicate ou un alcoxyde de silicium, ce ratio n (,,,)/n (,) est préférentiellement compris entre 0,11 et 0,14. It has also been demonstrated by the inventors that the ratio n (,, they (,) is preferably at least equal to 0.07, and advantageously at least equal to 0.09. This ratio n / n (, ) is also advantageously less than 0.2, and preferably less than 0.17. Thus, this ratio can typically be between 0.1 and 0.15. In particular in the specific context of the implementation of a precursor (i) based on silicon, such as a silicate or a silicon alkoxide, this ratio n (,,,) / n (,) is preferably between 0.11 and 0.14.

En règle générale, la formation de la phase minérale de l'étape (b) peut être conduite à une température comprise entre 10 et 100 C. Elle est de préférence conduite entre 20 et 80 C, lorsque le précurseur (i) est un alcoxyde de silicium ou un silicate, notamment un silicate de sodium. Dans le cadre de la mise en oeuvre d'une base retard, notamment de type urée (par exemple avec un précurseur (i) de type sel d'aluminium ou de terre rare) la formation de la phase minérale de l'étape (b) est avantageusement conduite entre 60 et 100oC. As a general rule, the formation of the mineral phase of step (b) can be carried out at a temperature of between 10 and 100 C. It is preferably carried out between 20 and 80 C, when the precursor (i) is an alkoxide. silicon or a silicate, in particular a sodium silicate. In the context of the use of a depot base, in particular of urea type (for example with a precursor (i) of aluminum or rare earth salt type), the formation of the mineral phase of step (b ) is advantageously carried out between 60 and 100oC.

Par ailleurs, l'étape (b) est préférentiellement conduite en se plaçant dans les conditions d'un régime de croissance homogène pour la phase minérale en formation. Dans ce cadre, l'étape (c) peut notamment comporter, de façon avantageuse, une étape d'ultrasonification, conduite le cas échéant de façon à réaliser une homogénéisation du milieu réactionnel. Furthermore, step (b) is preferably carried out by placing itself under the conditions of a homogeneous growth regime for the mineral phase being formed. In this context, step (c) can in particular advantageously comprise an ultrasonification step, carried out if necessary so as to achieve homogenization of the reaction medium.

De préférence, l'étape (b) comporte une étape de mûrissement, conduite généralement en laissant le milieu au repos à une température allant de 20 à 100 C, et pendant une durée variable, le plus souvent comprise entre
1 et 24 heures.
Preferably, step (b) comprises a maturing step, generally carried out by leaving the medium to stand at a temperature ranging from 20 to 100 ° C., and for a variable period of time, most often between
1 and 24 hours.

L'étape (c) du procédé de l'invention, qui consiste à éliminer les polymères (ii) et le tensioactif (iii) présents dans la structure minérale poreuse Step (c) of the process of the invention, which consists in removing the polymers (ii) and the surfactant (iii) present in the porous mineral structure

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obtenue à l'issue de l'étape (b) peut être réalisée par tout moyen connu en soi. Le plus souvent, le milieu obtenu à l'issu de l'étape (b) et du mûrissement éventuel est filtré et lavé sur filtre, puis les polymères (ii) et les tensioactifs (iii) peuvent être éliminés par lavage ou entraînement par des solvants organiques puis séchage et/ou traitement thermique. Les polymères (ii) et les tensioactifs (iii) peuvent plus simplement être directement éliminés par traitement thermique du matériau obtenu à l'issu du séchage, le cas échéant à une température généralement au moins égale à 250 C pour permettre la calcination des composés organiques (ii) et (iii), mais à une température de préférence au plus égale à 600 C, notamment de façon à ne pas affecter la surface spécifique, la stabilité et/ou la porosité du matériau. Ce traitement thermique est de préférence réalisé avec une montée lente en température,

Figure img00120001

typiquement avec un gradient de montée en température compris entre 0, 5 C par minute et 50C par minute, et avantageusement à raison d'une augmentation d'au plus 2, 5 C par minute. Le traitement thermique peut avantageusement comprendre au moins un pallier intermédiaire de maintien à une température comprise entre 150 et 300 C, généralement pendant une durée de une à deux heures, puis un deuxième pallier, le plus souvent à une température au moins égale à 400 C, de préférence au moins égale à 5000C (typiquement à une valeur sensiblement égale à 5500C). obtained at the end of step (b) can be carried out by any means known per se. Most often, the medium obtained at the end of step (b) and the possible ripening is filtered and washed on a filter, then the polymers (ii) and the surfactants (iii) can be removed by washing or entrainment with organic solvents followed by drying and / or heat treatment. The polymers (ii) and the surfactants (iii) can more simply be directly removed by heat treatment of the material obtained at the end of the drying, if necessary at a temperature generally at least equal to 250 ° C. to allow calcination of the organic compounds. (ii) and (iii), but at a temperature preferably at most equal to 600 ° C., in particular so as not to affect the specific surface, the stability and / or the porosity of the material. This heat treatment is preferably carried out with a slow rise in temperature,
Figure img00120001

typically with a temperature rise gradient of between 0.5 ° C. per minute and 50 ° C. per minute, and advantageously at a rate of an increase of at most 2.5 ° C. per minute. The heat treatment can advantageously comprise at least one intermediate stage for maintaining a temperature of between 150 and 300 ° C., generally for a period of one to two hours, then a second stage, most often at a temperature at least equal to 400 ° C. , preferably at least equal to 5000C (typically to a value substantially equal to 5500C).

Selon un second aspect, la présente invention a également pour objet les matériaux originaux de haute porosité qui peuvent être synthétisés selon le procédé de l'invention. According to a second aspect, the present invention also relates to the original materials of high porosity which can be synthesized according to the process of the invention.

En général, un matériau obtenu selon le procédé de la présente invention est un matériau minéral poreux au sein duquel le volume interne total des pores représente au moins 80%, le plus souvent au moins 85%, et avantageusement au moins 90% du volume total du matériau. Ce volume interne des pores au sein d'un matériau selon l'invention peut notamment être déterminé par des méthodes de mesure d'isothermes d'adsorption et désorption d'azote, associées à des mesure de porosimétrie au mercure connues de l'homme du métier. In general, a material obtained according to the process of the present invention is a porous mineral material within which the total internal volume of the pores represents at least 80%, most often at least 85%, and advantageously at least 90% of the total volume. of the material. This internal volume of the pores within a material according to the invention can in particular be determined by methods for measuring nitrogen adsorption and desorption isotherms, associated with mercury porosimetry measurements known to those skilled in the art. job.

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Le plus souvent, au sein d'un matériau obtenu selon le procédé de l'invention, le volume interne total des pores de dimensions inférieures ou égales à 40 nm représente au moins 60% du volume total du matériau, généralement au moins 70% du volume total du matériau, et avantageusement au moins 80% du volume total du matériau. Le volume interne total des pores de taille inférieure ou égale à 40 nm auquel il est fait référence ici peut notamment être déterminé par des mesures d'adsorption et désorption d'azote sur un échantillon du matériau. Most often, within a material obtained according to the process of the invention, the total internal volume of the pores of dimensions less than or equal to 40 nm represents at least 60% of the total volume of the material, generally at least 70% of the material. total volume of the material, and preferably at least 80% of the total volume of the material. The total internal volume of the pores of size less than or equal to 40 nm to which reference is made here can in particular be determined by measurements of adsorption and desorption of nitrogen on a sample of the material.

De plus, les matériaux poreux de l'invention possèdent, en règle générale, une surface spécifique BET supérieure ou égale à 800 m2 par cm3 de matériau, cette surface spécifique BET étant le plus souvent au moins égale à 1000 m2 par cm3 de matériau, avantageusement au moins égale à 1200 m2 par cm3 de matériau, et encore plus préférentiellement au moins égale à 1400 m2 par cm3 de matériau. Dans la plupart des cas, la surface spécifique BET des matériaux de l'invention est comprise entre 1000 et 2000 m2 par cm3 de matériau. La surface spécifique BET à laquelle il est fait référence ici est la surface spécifique du matériau telle que mesurée selon la méthode dite"BRUNAUER-EMMET-TELLER"décrite dans the Journal of the American Chemical Society, vol. 60, page 309 (février 1938). In addition, the porous materials of the invention generally have a BET specific surface area greater than or equal to 800 m2 per cm3 of material, this BET specific surface area being most often at least equal to 1000 m2 per cm3 of material, advantageously at least equal to 1200 m2 per cm3 of material, and even more preferably at least equal to 1400 m2 per cm3 of material. In most cases, the BET specific surface area of the materials of the invention is between 1000 and 2000 m2 per cm3 of material. The BET specific surface to which reference is made here is the specific surface area of the material as measured according to the so-called "BRUNAUER-EMMET-TELLER" method described in the Journal of the American Chemical Society, vol. 60, page 309 (February 1938).

En outre, les matériaux de l'invention comprennent, de façon caractéristique : (1) des pores de dimensions comprises entre 2 et 20 nanomètres, ces pores présentant généralement de dimensions non inférieures à 3 nm, et le plus souvent non inférieures à 4 nm ; et (2) des pores de dimensions comprises entre 50 et 250 nanomètres, ces pores présentant généralement de dimensions non supérieures à 200 nanomètres. In addition, the materials of the invention typically comprise: (1) pores with dimensions between 2 and 20 nanometers, these pores generally having dimensions not less than 3 nm, and most often not less than 4 nm ; and (2) pores with dimensions between 50 and 250 nanometers, these pores generally having dimensions not greater than 200 nanometers.

La présence des pores (1) et (2) caractéristique des matériaux de l'invention peut notamment être mise en évidence par une observation par microscopie en transmission d'une coupe ultramicrotomique dudit matériau. Le plus souvent, ce type d'observation permet de mettre en évidence, en plus des The presence of the pores (1) and (2) characteristic of the materials of the invention can in particular be demonstrated by observation by transmission microscopy of an ultramicrotomic section of said material. Most often, this type of observation makes it possible to highlight, in addition to

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pores (1) et (2), toute une gamme de pores de dimensions intermédiaires. pores (1) and (2), a whole range of pores of intermediate dimensions.

Ainsi, il n'est pas rare d'observer, dans un matériau selon l'invention, une gamme relativement continue de pores comprise entre 2 et 250 nm, et en général entre 3 et 200 nm. Une telle gamme continue de pores de dimensions variables peut également être mise en évidence par des mesures d'absorption/désorption d'azote du type de celles évoquées pour déterminer le volume poreux du matériau. Thus, it is not uncommon to observe, in a material according to the invention, a relatively continuous range of pores between 2 and 250 nm, and in general between 3 and 200 nm. Such a continuous range of pores of variable dimensions can also be demonstrated by nitrogen absorption / desorption measurements of the type mentioned to determine the pore volume of the material.

Sans vouloir être lié en aucune façon à une quelconque théorie, il semble pouvoir être avancé que la présence des pores (1) provient au moins en partie du fait que, dans les conditions spécifiques du procédé de l'invention, le matériau minéral se forme autour des polymères dendritiques (ii), ou d'agrégats de quelques polymères dendritiques (ii), avec lesquels le précurseur (i) développe de forte interactions, ce par quoi on obtient, dans le matériau formé à l'issu de l'étape (b), des zones du matériau minéral qui encapsulent des polymères dendritiques ou des agrégats de polymères dendritiques, de dimensions généralement comprise entre 2 et 20 nm. Il semble pouvoir être avancé que ce sont ces zones emprisonnant des polymères dendritiques qui sont au moins en partie à l'origine des pores (1) observés à l'issue de l'étape (c). En d'autres termes, on peut schématiquement considérer au moins une partie des pores (1) comme des"coquilles creuses" qui contenaient initialement des polymères dendritiques (ii). Pour l'exprimer encore autrement, il semble qu'au moins une partie des pores (1) puisse être considérée comme résultant de ce qu'on appelle communément une "texturation" la matrice minérale, par les polymères (ii). Without wishing to be bound in any way to any theory, it seems to be able to be argued that the presence of the pores (1) comes at least in part from the fact that, under the specific conditions of the process of the invention, the mineral material is formed. around dendritic polymers (ii), or aggregates of a few dendritic polymers (ii), with which the precursor (i) develops strong interactions, which results in the material formed at the end of step (b), zones of the mineral material which encapsulate dendritic polymers or aggregates of dendritic polymers, of dimensions generally between 2 and 20 nm. It seems that it can be argued that it is these zones trapping dendritic polymers which are at least in part at the origin of the pores (1) observed at the end of step (c). In other words, one can schematically consider at least part of the pores (1) as "hollow shells" which initially contained dendritic polymers (ii). To express it still differently, it seems that at least part of the pores (1) can be considered as resulting from what is commonly called a “texturing” of the mineral matrix, by the polymers (ii).

Les pores (2) également caractéristiques des matériaux de l'invention reflètent quant à eux le processus original de formation de la matrice minérale dans les conditions de mise en oeuvre du procédé de l'invention. A ce sujet, il semble en effet pouvoir être avancé que, notamment du fait de la faible interaction entre les tensioactifs (iii) mis en oeuvre et le précurseur minéral, la formation de la phase minérale autour des dendrimères (ii) qui est évoquée ci-dessus dans le cadre de la formation des pores (1) a lieu de façon à la fois non organisée et diluée au sein du milieu réactionnel, ce The pores (2), also characteristic of the materials of the invention, for their part reflect the original process of formation of the mineral matrix under the conditions of implementation of the process of the invention. In this regard, it seems in fact to be able to be argued that, in particular due to the weak interaction between the surfactants (iii) used and the mineral precursor, the formation of the mineral phase around the dendrimers (ii) which is mentioned below. above, in the context of the formation of the pores (1) takes place in a manner that is both unorganized and diluted within the reaction medium, this

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qui semble être à l'origine de l'apparition des pores (2) de dimensions relativement importantes. which seems to be at the origin of the appearance of pores (2) of relatively large dimensions.

En fait, on peut considérer, de façon schématique, que le matériau de l'invention est constitué par un accolement d'objets poreux dont les pores internes constituent au moins en partie les pores (1). Dans les conditions spécifiques du procédé de l'invention, cet"empilement d'objets poreux"est réalisé avec une très faible occupation volumique par la phase solide, ce par quoi on obtient un espace relativement important entre les coquilles, cet espace poreux comprenant, entre autres, les pores (2). In fact, it can be considered, schematically, that the material of the invention is constituted by a joining of porous objects whose internal pores constitute at least in part the pores (1). Under the specific conditions of the process of the invention, this “stack of porous objects” is produced with a very low volume occupation by the solid phase, whereby a relatively large space is obtained between the shells, this pore space comprising, among others, the pores (2).

De fait, le plus souvent, lorsqu'on observe par microscopie électronique à transmission une coupe ultramicrotomique d'un matériau selon l'invention, on constate que la structure présentée par le matériau peut être décrite comme un accolement d'objets creux, généralement sensiblement sphériques, de dimensions extérieures le plus souvent comprises entre 4 et 28 nanomètres, avantageusement inférieures ou égales à 20 nm, de préférence inférieures ou égales à 15 nm, et encore plus préférentiellement inférieures ou égales à 10 nm, et possédant une épaisseur de paroi comprise entre 1 et 8 nm, et de préférence entre 2 et 5, le diamètre interne de ces objets creux étant en général compris entre 2 et 20 nm, de préférence inférieur ou égal à 15 nm, avantageusement inférieur ou égal à 10 nm, et encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 8 nm. Ces objets creux, accolés entre eux, définissent alors eux-mêmes une structure poreuse qui présente généralement des pores de dimensions comprises entre 10 et 250 nm. Ainsi, dans certains cas particuliers, on constate qu'un matériau selon l'invention peut se présenter sous la forme d'une structure analogue à celle d'un amas de percolation d'objets creux sensiblement sphériques et de dimensions comprises entre 4 et 28 nm. In fact, most often, when an ultramicrotomic section of a material according to the invention is observed by transmission electron microscopy, it is observed that the structure presented by the material can be described as a joining of hollow objects, generally substantially spherical, with external dimensions most often between 4 and 28 nanometers, advantageously less than or equal to 20 nm, preferably less than or equal to 15 nm, and even more preferably less than or equal to 10 nm, and having a wall thickness of between 1 and 8 nm, and preferably between 2 and 5, the internal diameter of these hollow objects generally being between 2 and 20 nm, preferably less than or equal to 15 nm, advantageously less than or equal to 10 nm, and again more preferably less than or equal to 8 nm. These hollow objects, joined together, then themselves define a porous structure which generally has pores of dimensions between 10 and 250 nm. Thus, in certain particular cases, it is observed that a material according to the invention can be in the form of a structure similar to that of a percolation cluster of hollow objects that are substantially spherical and of dimensions between 4 and 28. nm.

Quelle que soit leur structure exacte, on préfère que les matériaux minéraux poreux de l'invention soient des matériaux comprenant au moins un oxyde, un hydroxyde ou un oxy-hydroxyde métallique d'un métal M choisi de préférence parmi le silicium, l'aluminium, le zirconium ou les terres Whatever their exact structure, it is preferred that the porous inorganic materials of the invention are materials comprising at least one metal oxide, hydroxide or oxy-hydroxide of a metal M preferably chosen from silicon, aluminum. , zirconium or earths

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rares. Cet oxyde, hydroxyde ou oxy-hydroxyde est de préférence une silice, un oxy-hydroxyde d'aluminium, un hydroxyde d'aluminium, un oxyde de zirconium, un hydroxyde de terre rare, ou un oxyde de terre rare. Le cas échéant, les oxydes, hydroxydes et/ou oxy-hydroxydes présents sont de préférence des constituants majoritaires du matériau minéral, c'est à dire qu'ils représentent de préférence au moins 50% en masse, de préférence au moins 80%, et avantageusement au moins 90% en masse dans ledit matériau. rare. This oxide, hydroxide or oxy-hydroxide is preferably a silica, an aluminum oxy-hydroxide, an aluminum hydroxide, a zirconium oxide, a rare earth hydroxide, or a rare earth oxide. Where appropriate, the oxides, hydroxides and / or oxy-hydroxides present are preferably major constituents of the mineral material, ie they preferably represent at least 50% by mass, preferably at least 80%, and advantageously at least 90% by mass in said material.

Avantageusement, le matériau minéral de l'invention est essentiellement constitué par un ou plusieurs oxyde (s), hydroxyde (s) et/ou oxy-hydroxyde (s), métalliques, de préférence du type précité. Advantageously, the mineral material of the invention consists essentially of one or more metal oxide (s), hydroxide (s) and / or oxy-hydroxide (s), preferably of the aforementioned type.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le matériau de l'invention est essentiellement constitué de silice. According to a particularly advantageous embodiment, the material of the invention consists essentially of silica.

Dans le cas spécifique où le matériau de l'invention est essentiellement constitué de silice, on préfère que le volume poreux dudit matériau, à savoir le volume interne de la totalité de ses pores, soit au moins égal à 2 cm3 par gramme de matériau, et avantageusement d'au moins 2,5 cm3 par gramme de matériau, le volume interne de ses pores de dimensions inférieures ou égales à 40 nm étant de préférence au moins égal à 1,5 cm3 par gramme de matériau, et avantageusement d'au moins 2 cm3 par gramme de matériau. Généralement, les pores présents au sein d'un matériau selon l'invention essentiellement constitué de silice comprennent (1) des pores de dimensions comprises entre 5 et 20 nm et (2) des pores de dimensions comprises entre 50 et 200 nm. In the specific case where the material of the invention consists essentially of silica, it is preferred that the pore volume of said material, namely the internal volume of all of its pores, is at least equal to 2 cm3 per gram of material, and advantageously at least 2.5 cm3 per gram of material, the internal volume of its pores of dimensions less than or equal to 40 nm preferably being at least equal to 1.5 cm3 per gram of material, and advantageously at least at less 2 cm3 per gram of material. Generally, the pores present in a material according to the invention essentially consisting of silica comprise (1) pores with dimensions between 5 and 20 nm and (2) pores with dimensions between 50 and 200 nm.

Toujours dans le cas d'un matériau essentiellement constitué de silice, on préfère également que le matériau possède une surface spécifique BET, telle que mesurée selon la méthode dite"BRUNAUER-EMMET-TELLER" décrite dans the Joumal of the American Chemical Society, vol. 60, page 309 (février 1938), au moins égale à 400 m2 par gramme, cette surface spécifique BET étant généralement au moins égale à 500 m2 par gramme, le plus souvent au moins égale à 600 m2 par gramme, et avantageusement au moins égale à 700 m2 par gramme. Dans la plupart des cas, la surface spécifique Still in the case of a material consisting essentially of silica, it is also preferred that the material has a BET specific surface, as measured according to the so-called "BRUNAUER-EMMET-TELLER" method described in the Joumal of the American Chemical Society, vol . 60, page 309 (February 1938), at least equal to 400 m2 per gram, this BET specific surface area generally being at least equal to 500 m2 per gram, most often at least equal to 600 m2 per gram, and advantageously at least equal to at 700 m2 per gram. In most cases, the specific surface

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BET des matériaux de l'invention peut atteindre des valeurs supérieures ou égales à 800 m2 par gramme, voire au moins égales à 900 m2 par gramme. BET materials of the invention can reach values greater than or equal to 800 m2 per gram, or even at least equal to 900 m2 per gram.

Typiquement, une silice de haute porosité selon l'invention possède une surface spécifique BET comprise entre 400 et 1000 m2 par gramme. Typically, a high porosity silica according to the invention has a BET specific surface area of between 400 and 1000 m2 per gram.

Notamment compte tenu de leur très haute porosité, en particulier dans le domaine des pores de dimensions inférieures ou égales à 40 nm, et de leur surface spécifique élevée, les matériaux de l'invention peuvent avantageusement être utilisés à titre de matériaux absorbants, de matériaux de renfort pour des matrices polymères, notamment de type élastomères ou polyamides (où ils permettent d'obtenir des matrices polymères renforcées de faible densité et présentant de bonnes propriétés de résistance mécanique), ou encore à titre de matériaux isolants ; en particulier à titre d'isolants thermiques et/ou phoniques. Les matériaux de l'invention peuvent aussi se révéler intéressants à titre de charge pour compositions de bétons. Ces utilisations particulières constituent un autre objet particulier de la présente invention. In particular taking into account their very high porosity, in particular in the field of pores of dimensions less than or equal to 40 nm, and of their high specific surface, the materials of the invention can advantageously be used as absorbent materials, materials. of reinforcement for polymer matrices, in particular of elastomer or polyamide type (where they make it possible to obtain reinforced polymer matrices of low density and having good mechanical strength properties), or else as insulating materials; in particular as thermal and / or sound insulators. The materials of the invention can also prove to be useful as filler for concrete compositions. These particular uses constitute another particular object of the present invention.

Les différents objets et les avantages de la présente invention apparaîtront de façon encore plus évidente au vu des différents exemples illustratifs de préparation de silices de haute porosité qui sont exposés ciaprès, ainsi qu'au vu de la Figure annexée qui est une photographie réalisée en microscopie électronique à transmission sur une coupe ultramicrotomique d'un matériau réalisé selon le procédé de l'invention. The various objects and advantages of the present invention will emerge even more clearly in view of the various illustrative examples of the preparation of high porosity silicas which are set out below, as well as in view of the appended figure which is a photograph taken under microscopy. transmission electron on an ultramicrotomic section of a material produced according to the method of the invention.

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Exemple 1
Dans un flacon en polyéthylène, on a dissous, sous agitation, 0,23 g de Tergitol 15-S-12 (commercialisé par la société Sigma) dans 10g d'eau distillée à 50 C.
Example 1
In a polyethylene flask, 0.23 g of Tergitol 15-S-12 (sold by the company Sigma) was dissolved, with stirring, in 10 g of distilled water at 50 C.

A la solution obtenue, on a ajouté, toujours sous agitation, 0,17 g d'un dendrimère dit G4NEt2, placé dans 5,8 g d'eau distillée. On a laissé l'agitation se poursuivre à 50 C jusqu'à homogénéisation complète du milieu. To the solution obtained, was added, still with stirring, 0.17 g of a so-called G4NEt2 dendrimer, placed in 5.8 g of distilled water. Stirring was allowed to continue at 50 ° C. until the medium was completely homogenized.

Le dendrimère G4NEt2 mis en oeuvre est un dendrimère de 4ème génération qui possède la formule suivante :

Figure img00180001

dans laquelle A représente un groupement trivalent 0-Ph-CH=N-N (-CHs)-P (=S), où Ph représente un noyau phényl divalent substitué en position para. The G4NEt2 dendrimer used is a 4th generation dendrimer which has the following formula:
Figure img00180001

in which A represents a trivalent group 0-Ph-CH = NN (-CHs) -P (= S), where Ph represents a divalent phenyl ring substituted in the para position.

Un mode de préparation du dendrimère G4NEt2 est notamment décrit dans The Journal of the American Society, 117, 20, pp. 5470-5476 (1995). A method of preparing the G4NEt2 dendrimer is in particular described in The Journal of the American Society, 117, 20, pp. 5470-5476 (1995).

Au milieu obtenu suite à l'addition du dendrimère et à l'homogénéisation, on a additionné, sous agitation importante, 1 g d'éthanol absolu, puis, goutte à goutte, 0,52g de TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate Si (OEt) 4 commercialisé par la société Aldrich ; pureté 98%). Le milieu est alors devenu légèrement trouble. To the medium obtained following the addition of the dendrimer and the homogenization, was added, with vigorous stirring, 1 g of absolute ethanol, then, dropwise, 0.52 g of TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate Si (OEt ) 4 sold by the company Aldrich; purity 98%). The medium then became slightly cloudy.

On a alors additionné au milieu obtenu une solution d'HCI 0,25 N jusqu'à obtention d'un pH de 5,5. On a alors soumis le milieu à une ultrasonification durant 10 minutes, ce par quoi on a obtenu une solution laiteuse. A 0.25 N HCl solution was then added to the medium obtained until a pH of 5.5 was obtained. The medium was then subjected to ultrasonication for 10 minutes, whereby a milky solution was obtained.

On a ensuite laissé le mélange au repos pendant 12 heures, et on a obtenu un milieu limpide. On a alors additionné 0,27 g d'une solution de The mixture was then allowed to stand for 12 hours, and a clear medium was obtained. 0.27 g of a solution of

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NaF à 1% en masse dans l'eau distillé, ce par quoi on a observé la formation d'un précipité au bout de 10 minutes. 1 wt% NaF in distilled water, whereby the formation of a precipitate was observed after 10 minutes.

On a ensuite placé le milieu (toujours dans le flacon de polyéthylène) dans une étuve portée à 60 C, durant 48 heures. The medium was then placed (still in the polyethylene flask) in an oven at 60 ° C. for 48 hours.

Le solide obtenu à l'issu de ces étapes a été lavé sur filtre avec 500 ml d'eau distillée, puis il a été séché pendant 12 heures dans l'étuve à 60 C. The solid obtained at the end of these steps was washed on a filter with 500 ml of distilled water, then it was dried for 12 hours in an oven at 60 C.

On a ensuite progressivement porté la température du solide de 60 C à 200 C, à raison d'un gradient de 2 C par minutes, puis on a laissé le solide à 200 C pendant une heure. On a ensuite progressivement porté la température du solide de 200 C à 550 C, toujours à raison d'un gradient de 2 C par minutes, puis on a laissé le solide à 550 C pendant 5 heures. On a ensuite laissé le four refroidir jusqu'à une température inférieure à 50 C avant de retirer le solide calciné. The temperature of the solid was then gradually raised from 60 ° C. to 200 ° C., at a gradient of 2 ° C. per minute, then the solid was left at 200 ° C. for one hour. The temperature of the solid was then gradually increased from 200 ° C. to 550 ° C., still at a rate of a gradient of 2 ° C. per minute, then the solid was left at 550 ° C. for 5 hours. The oven was then allowed to cool to a temperature below 50 ° C. before removing the calcined solid.

La surface BET mesurée pour le solide obtenu est égale à 945 m/g, et le volume poreux déterminé à partir du tracé d'un isotherme

Figure img00190001

d'absorption/desorption d'azote sur un échantillon du matériau a été mesuré égal à 2 cm3fg. The BET surface measured for the solid obtained is equal to 945 m / g, and the pore volume determined from the plot of an isotherm
Figure img00190001

absorption / desorption of nitrogen on a sample of the material was measured equal to 2 cm3fg.

Sur des photographies de microscopie en transmission de coupes ultramicrotomiques du solide obtenu, on a observé une structure particulière qui peut être décrite comme un accolement de petits objets poreux sphériques dont les dimensions internes sont comprises entre 5 et 20 nm, ces objets accolés formant eux-même une structure poreuse présentant des pores de dimensions variables, allant de 25 à 200 nm. La Figure jointe est l'un des clichés les plus caractéristiques obtenus dans ce cadre. On transmission microscopy photographs of ultramicrotomic sections of the solid obtained, a particular structure was observed which can be described as a joining of small spherical porous objects whose internal dimensions are between 5 and 20 nm, these contiguous objects forming them- even a porous structure having pores of variable dimensions, ranging from 25 to 200 nm. The attached Figure is one of the most characteristic pictures obtained in this context.

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Exemple 2
Dans un flacon en polyéthylène, on a dissous, sous agitation, 0,46 g de Tergitol 15-S-12 (commercialisé par la société Sigma) dans 31,5g d'eau distillée préalablement portée à 50 C.
Example 2
In a polyethylene flask, 0.46 g of Tergitol 15-S-12 (sold by the company Sigma) was dissolved, with stirring, in 31.5 g of distilled water previously brought to 50 C.

A la solution obtenue, on a ajouté, toujours sous agitation, une solution préparée en additionnant 0,06 g d'un dendrimère dit G4NSi (OEt) 3, à un mélange de 2 g d'éthanol et de 1 g de tétrahydrofurane THF anhydre. porté à 50 C. To the solution obtained was added, still with stirring, a solution prepared by adding 0.06 g of a so-called G4NSi (OEt) 3 dendrimer, to a mixture of 2 g of ethanol and 1 g of anhydrous THF tetrahydrofuran . raised to 50 C.

On a laissé le milieu sous agitation à 50 C, jusqu'à homogénéisation. The medium was left under stirring at 50 ° C. until homogenization.

Le dendrimère G4NSi (OEt) 3 mis en oeuvre est un dendrimère de 4ème génération qui possède la formule suivante :

Figure img00200001

dans laquelle A représente un groupement trivalent 0-Ph-GH=N-N (-CH3)-P (=S), où Ph représente un noyau phenyl divalent substitué en position para. The G4NSi (OEt) 3 dendrimer used is a 4th generation dendrimer which has the following formula:
Figure img00200001

in which A represents a trivalent group 0-Ph-GH = NN (-CH3) -P (= S), where Ph represents a divalent phenyl ring substituted in the para position.

On a maintenu sous agitation le milieu obtenu suite à l'addition du dendrimère et à l'homogénéisation, et on y a introduit, goutte à goutte, 1,04 g de TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate Si (OEt) 4 commercialisé par la société Aldrich ; pureté 98%). Le milieu est alors devenu légèrement trouble. The medium obtained was kept under stirring following the addition of the dendrimer and the homogenization, and 1.04 g of TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate Si (OEt) 4 sold by the company was introduced dropwise. Aldrich company; 98% purity). The medium then became slightly cloudy.

On a alors additionné au milieu obtenu une solution d'HCI 1 N jusqu'à obtention d'un pH de 5,5. On a alors soumis le milieu à une ultrasonification durant 10 minutes, ce par quoi on a obtenu une solution laiteuse. A 1N HCl solution was then added to the medium obtained until a pH of 5.5 was obtained. The medium was then subjected to ultrasonication for 10 minutes, whereby a milky solution was obtained.

On a ensuite laissé le mélange au repos pendant 12 heures, et on a obtenu un milieu limpide. On a alors additionné 0,52 g d'une solution de NaF à 1 % en masse dans l'eau distillé, ce par quoi on a observé la formation d'un précipité au bout de 10 minutes. The mixture was then allowed to stand for 12 hours, and a clear medium was obtained. 0.52 g of a 1% by mass NaF solution in distilled water was then added, whereby the formation of a precipitate was observed after 10 minutes.

<Desc/Clms Page number 21> <Desc / Clms Page number 21>

On a ensuite placé le milieu (toujours dans le flacon de polyéthylène) dans une étuve portée à 60 C, durant 48 heures. The medium was then placed (still in the polyethylene flask) in an oven at 60 ° C. for 48 hours.

Le solide obtenu à l'issu de ces étapes a été lavé sur filtre avec 500 ml d'eau distillée, puis il a été séché pendant 12 heures dans l'étuve à 60 C. The solid obtained at the end of these steps was washed on a filter with 500 ml of distilled water, then it was dried for 12 hours in an oven at 60 C.

On a ensuite progressivement porté la température du solide de 60 C à 200 C, à raison d'un gradient de 2 C par minutes, puis on a laissé le solide à 200 C pendant une heure. On a ensuite progressivement porté la température du solide de 200 C à 550 C, toujours à raison d'un gradient de 2 C par minutes, puis on a laissé le solide à 550 C pendant 5 heures. On a ensuite laissé le four refroidir jusqu'à une température inférieure à 50 C avant de retirer le solide calciné. The temperature of the solid was then gradually raised from 60 ° C. to 200 ° C., at a gradient of 2 ° C. per minute, then the solid was left at 200 ° C. for one hour. The temperature of the solid was then gradually increased from 200 ° C. to 550 ° C., still at a rate of a gradient of 2 ° C. per minute, then the solid was left at 550 ° C. for 5 hours. The oven was then allowed to cool to a temperature below 50 ° C. before removing the calcined solid.

La surface BET mesurée pour le solide obtenu est égale à 500 m/g, et le volume poreux déterminé à partir du tracé d'un isotherme d'absorption/desorption d'azote sur un échantillon du matériau a été mesuré égal à 1,5 cm3fg. The BET surface measured for the solid obtained is equal to 500 m / g, and the pore volume determined from the plot of an absorption / desorption isotherm of nitrogen on a sample of the material was measured equal to 1.5 cm3fg.

Sur des photographies de microscopie en transmission de coupes ultramicrotomiques du solide obtenu, on a observé une structure particulière qui peut être décrite comme un accolement de petits objets poreux sphériques dont les dimensions internes sont comprises entre 5 et 20 nm, ces objets accolés formant eux-même une structure poreuse présentant des pores de dimensions variables, allant de 25 à 200 nm. On transmission microscopy photographs of ultramicrotomic sections of the solid obtained, a particular structure was observed which can be described as a joining of small spherical porous objects whose internal dimensions are between 5 and 20 nm, these contiguous objects forming them- even a porous structure having pores of variable dimensions, ranging from 25 to 200 nm.

Claims (25)

REVENDICATIONS 1. Matériau minéral poreux au sein duquel le volume interne total des pores représente au moins 80% du volume total du matériau, ledit matériau possédant en outre une surface spécifique BET supérieure ou égale à 800 m2 par cm3, et ledit matériau comprenant (1) des pores de dimensions comprises entre 2 et 20 nanomètres et (2) des pores de dimensions comprises entre 50 et 250 nanomètres. 1. Porous mineral material within which the total internal volume of the pores represents at least 80% of the total volume of the material, said material also having a BET specific surface area greater than or equal to 800 m2 per cm3, and said material comprising (1) pores with dimensions between 2 and 20 nanometers and (2) pores with dimensions between 50 and 250 nanometers. 2. Matériau minéral poreux selon la revendication 1, au sein duquel le volume interne total des pores de dimensions inférieures ou égales à 40 nm représente au moins 60% du volume total du matériau. 2. Porous mineral material according to claim 1, within which the total internal volume of the pores of dimensions less than or equal to 40 nm represents at least 60% of the total volume of the material. 3. Matériau minéral poreux selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il possède une surface spécifique BET au moins égale à 1000 m2 par cm3. 3. Porous mineral material according to claim 1 or according to claim 2, characterized in that it has a BET specific surface area at least equal to 1000 m2 per cm3. 4. Matériau minéral poreux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il possède une structure constituée par un accolement d'objets creux de dimensions extérieures comprises entre 4 et 28 nanomètres, et possédant une épaisseur de paroi comprise entre 1 et 8 nm, ces objets creux, accolés entre eux, définissant eux-mêmes une structure poreuse qui présente des pores de dimensions comprises entre 10 et 250 nm. 4. Porous inorganic material according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it has a structure consisting of a joining of hollow objects with external dimensions of between 4 and 28 nanometers, and having a wall thickness of between between 1 and 8 nm, these hollow objects, joined together, themselves defining a porous structure which has pores of dimensions between 10 and 250 nm. 5. Matériau minéral poreux selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un oxyde, un hydroxyde ou un oxy-hydroxyde métallique. 5. Porous inorganic material according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises at least one metal oxide, hydroxide or oxy-hydroxide. 6. Matériau minéral poreux selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une silice, un oxy-hydroxyde d'aluminium, un hydroxyde d'aluminium, un oxyde de zirconium, un hydroxyde de terre rare, ou un oxyde de terre rare. 6. Porous inorganic material according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises at least one silica, an aluminum oxy-hydroxide, an aluminum hydroxide, a zirconium oxide, a hydroxide of rare earth, or a rare earth oxide. 7. Matériau minéral poreux selon l'une quelconque des 7. Porous mineral material according to any one of <Desc/Clms Page number 23><Desc / Clms Page number 23> revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué de silice. claims 1 to 6, characterized in that it consists essentially of silica. 8. Matériau minéral poreux selon la revendication 7, caractérisé en ce que le volume poreux total dudit matériau est au moins égal à 2 cm3 par gramme de matériau. 8. Porous inorganic material according to claim 7, characterized in that the total pore volume of said material is at least equal to 2 cm3 per gram of material. 9. Matériau minéral poreux selon la revendication 7 ou selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il possède une surface spécifique BET au moins égale à 400 m2 par gramme. 9. Porous inorganic material according to claim 7 or according to claim 8, characterized in that it has a BET specific surface area at least equal to 400 m2 per gram. 10. Matériau minéral poreux selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il possède une surface spécifique BET au moins égale à 700 m2 par gramme. 10. Porous mineral material according to claim 9, characterized in that it has a BET specific surface area of at least 700 m2 per gram. 11. Procédé de préparation d'un matériau minéral de haute porosité comprenant les étapes successives consistant à : (a) réaliser un milieu aqueux ou hydro-alcoolique homogène comprenant : (i) un précurseur minéral d'une phase minérale P ; (ii) des polymères organiques dendritiques comprenant des fonctionnalités de surface (F) susceptibles de former des liaisons fortes avec le précurseur minéral (i) ou avec la phase minérale P ; et (iii) des agents tensioactifs non ioniques, ledit milieu étant tel que, si on désigne par n (,) la quantité totale de précurseur minéral (i), ), par n (j,) la quantité totale de polymères (ii), par n (F) la quantité totale de fonctionnalités de surface (F) portées par les polymères (ii) et susceptibles de former des liaisons fortes avec le précurseur minéral (i) ou avec la phase minérale P, et par n ,,) la quantité totale d'agents tensioactifs non ioniques (iii) : le ratio molaire n (lulu (F) est compris entre 2 et 50 ; ; - le ratio molaire n (l/n (, l) est compris entre 100 et 5000 ; et 11. Process for preparing a high porosity mineral material comprising the successive steps consisting in: (a) producing a homogeneous aqueous or hydro-alcoholic medium comprising: (i) an inorganic precursor of a P mineral phase; (ii) dendritic organic polymers comprising surface functionalities (F) capable of forming strong bonds with the mineral precursor (i) or with the mineral phase P; and (iii) nonionic surfactants, said medium being such that, if we denote by n (,) the total amount of mineral precursor (i),), by n (j,) the total amount of polymers (ii) , by n (F) the total quantity of surface functionalities (F) carried by the polymers (ii) and capable of forming strong bonds with the mineral precursor (i) or with the mineral phase P, and by n ,,) the total amount of nonionic surfactants (iii): the molar ratio n (lulu (F) is between 2 and 50; - the molar ratio n (l / n (, l) is between 100 and 5000; and <Desc/Clms Page number 24><Desc / Clms Page number 24> le ratio molaire n (liiyn (j) est compris entre 0,05 et 0,30 ; (b) au sein du milieu ainsi obtenu, former une phase minérale solide à partir du précurseur minéral, la quantité totale de solvant (s) introduit (s) au cours des étapes (a) et (b) étant telle que la concentration en lesdits polymères (ii) au sein du milieu obtenu à l'issu de l'étape (b) est comprise entre 0,01 et 10 millimole par litre ; et (c) éliminer les polymères organiques dendritiques et les agents tensioactifs non ioniques au sein de la structure obtenue. the molar ratio n (liiyn (j) is between 0.05 and 0.30; (b) within the medium thus obtained, form a solid mineral phase from the mineral precursor, the total amount of solvent (s) introduced (s) during steps (a) and (b) being such that the concentration of said polymers (ii) in the medium obtained at the end of step (b) is between 0.01 and 10 millimole per liter; and (c) removing dendritic organic polymers and nonionic surfactants within the resulting structure. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le précurseur minéral (i) utilisé est un composé métallique à base d'un métal M choisi parmi le silicium, l'aluminium, le zirconium, ou les terres rares. 12. The method of claim 11, characterized in that the mineral precursor (i) used is a metal compound based on a metal M chosen from silicon, aluminum, zirconium, or rare earths. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la concentration en métal M dans le milieu de l'étape (a) est comprise entre 0,1 et 100 millimole par litre. 13. The method of claim 12, characterized in that the concentration of metal M in the medium of step (a) is between 0.1 and 100 millimoles per liter. 14. Procédé selon la revendication 11 ou selon la revendication 12, caractérisé en ce que le précurseur minéral (i) de l'étape (a) comprend un alcoxyde de silicium ou un silicate métallique ce par quoi la phase minérale formée comprend de la silice Si02. 14. The method of claim 11 or of claim 12, characterized in that the mineral precursor (i) of step (a) comprises a silicon alkoxide or a metal silicate whereby the formed mineral phase comprises silica. Si02. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les polymères dendritiques (ii) comprennent chacun au moins 10 fonctionnalités (F) susceptibles de former des liaisons fortes avec le précurseur minéral (i) ou avec la matrice minérale P. 15. Method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the dendritic polymers (ii) each comprise at least 10 functionalities (F) capable of forming strong bonds with the inorganic precursor (i) or with the matrix. mineral P. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que le précurseur minéral (i) utilisé est un composé présentant une charge dans les conditions de mise en oeuvre du procédé, et en ce que les fonctionnalités de surface (F) des polymères dendritiques (ii) sont choisies parmi des fonctions de charge opposée. 16. Method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that the mineral precursor (i) used is a compound exhibiting a charge under the conditions of implementation of the method, and in that the surface functionalities ( F) dendritic polymers (ii) are chosen from functions of opposite charge. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que le précurseur minéral (i) est un alcoxyde de silicium, et en 17. Method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that the inorganic precursor (i) is a silicon alkoxide, and in <Desc/Clms Page number 25><Desc / Clms Page number 25> ce que les fonctionnalités de surface (F) des polymères dendritiques (ii) sont des fonctions-Si (OR) 3, où R désigne un groupement alkyle en C1-C8. that the surface functionalities (F) of the dendritic polymers (ii) are functions — Si (OR) 3, where R denotes a C1-C8 alkyl group. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que, dans les milieu des étapes (a) et (b), les dimensions moyennes de la structure ramifiée développée par les polymère organiques dendritiques (ii) sont comprises entre 1 et 20 nm. 18. Method according to any one of claims 11 to 17, characterized in that, in the middle of steps (a) and (b), the average dimensions of the branched structure developed by the dendritic organic polymers (ii) are included. between 1 and 20 nm. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 18, caractérisé en ce que le tensioactif non ionique (iii) est choisi parmi les copolymères triblocs poly (oxyde d'éthylène) -poly (oxyde de propylène)poly (oxyde d'éthylène), ou parmi les copolymères séquencés comprenant un bloc poly (oxyde d'éthylène) comprenant de 2 à 10 groupements éthoxyle, associée à une chaîne alkyle ou alcanol comportant de 8 à 18 atomes de carbone. 19. Method according to any one of claims 11 to 18, characterized in that the nonionic surfactant (iii) is chosen from poly (ethylene oxide) -poly (propylene oxide) poly (oxide) triblock copolymers. ethylene), or from block copolymers comprising a poly (ethylene oxide) block comprising from 2 to 10 ethoxyl groups, associated with an alkyl or alkanol chain comprising from 8 to 18 carbon atoms. 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 19, caractérisé en ce que la quantité de polymères (ii) mise en oeuvre est telle que la concentration en polymères (ii) dans le milieu obtenu à la fin de l'étape (b) est comprise entre 0,05 et 1 millimole par litre. 20. Method according to any one of claims 11 to 19, characterized in that the quantity of polymers (ii) used is such that the concentration of polymers (ii) in the medium obtained at the end of step ( b) is between 0.05 and 1 millimole per liter. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 20, caractérisé en ce que le ratio n (i/n (F) est compris entre 5 et 15. 21. Method according to any one of claims 11 to 20, characterized in that the ratio n (i / n (F) is between 5 and 15. 22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 21, caractérisé en ce que le ratio n/nest compris entre 0,07 et 0,2. 22. Method according to any one of claims 11 to 21, characterized in that the ratio n / nested between 0.07 and 0.2. 23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 22, caractérisé en ce que l'étape (b) est conduite à une température comprise entre 10 et 100 C. 23. Method according to any one of claims 11 to 22, characterized in that step (b) is carried out at a temperature between 10 and 100 C. 24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 23, caractérisé en ce que, dans l'étape (c), l'élimination des polymères (ii) et des tensioactif (iii) est effectué par un traitement thermique à une température comprise entre 250 et 600 C. 24. A method according to any one of claims 11 to 23, characterized in that, in step (c), the removal of the polymers (ii) and of the surfactant (iii) is carried out by a heat treatment at a temperature. between 250 and 600 C. 25. Utilisation d'un matériau selon l'une quelconque des 25. Use of a material according to any one of the <Desc/Clms Page number 26><Desc / Clms Page number 26> revendications 1 à 10 ou d'un matériau susceptible d'être obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 11 à 24, à titre de matériau absorbant, de matériau de renfort pour matrice polymère, à titre de matériau isolant, ou à titre de charge dans une composition de béton. claims 1 to 10 or of a material obtainable according to the process of any one of claims 11 to 24, as absorbent material, as reinforcing material for polymer matrix, as insulating material, or as filler title in a concrete composition.
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